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基于UC3843的输出可调开关电源设计

路子翔;李开宇;李磊;石玉;胡广亮

【摘要】相对于传统线性稳压电源,开关电源具有效率高、输出功率大、体积小、

重量轻、成本低等优点.该文采用脉冲宽度调制技术(PWM)控制开关管的关断,基于

电流型PWM调制芯片UC3843设计了一种体积小、电路简单、输出可调、纹波

抑制能力强、带有过流保护功能的开关电源,通过Multisim仿真验证了设计的正确

性,并制作、调试出符合设计指标的开关电源.

【期刊名称】《自动化与仪表》

【年(卷),期】2019(034)006

【总页数】4页(P105-108)

【关键词】脉宽调制;开关电源;UC3843

【作者】路子翔;李开宇;李磊;石玉;胡广亮

【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,南京211000;南京航空航天大学自动

化学院,南京211000;南京航空航天大学自动化学院,南京211000;南京航空航天大

学自动化学院,南京211000;南京航空航天大学自动化学院,南京211000

【正文语种】中文

【中图分类】TN86

电源是现代社会必不可少的设备，从日常生活到工业生产，都离不开各式各样的电

源装置。随着科技的发展，人们对电源的体积、效率等有了更高的要求，因此促进

了开关电源的诞生和发展。开关电源利用功率半导体器件作为开关，利用脉冲宽度

调制（PWM）或脉冲频率调制（PFM）技术，在转变电源形态时对开关变换器实

现自动闭环控制来稳定输出电压。相比于传统线性电源体积庞大笨重、转换效率偏

低的缺点，开关电源具有体积小、效率高、输出功率大等优点，因此成为应用面最

广，应用数量最多的电源[1]。根据电控系统的需要，设计功率150W，输出电压

3～100V连续可调的开关电源，其纹波电压的峰峰值小于500mV。

1总体设计

本文设计的开关电源由变压器、整流滤波模块、PWM控制模块、boost升压电路、

整流输出模块构成。主要工作原理如下：220V市电通过变压器降压到约30V，

经过AC-DC整流滤波模块变为直流电，主回路拓扑为boost型电路，整流滤波

后的直流电通过boost电路，再经过滤波后输出稳定的直流电。输出的电压通过

反馈回路到PWM控制芯片，控制boost开关电源中开关管的关断，从而通过控

制开关的占空比来实现稳压的作用。在输出端串联一个小型采样电阻，当采样电流

超过规定值，则切断电路。开关电源原理图如图1所示。

图1开关电源总体设计框图Fig.1Overalldesignblockdiagramofswitching

powersupply

2开关电源电路设计

2.1整流滤波电路设计

交流电通过桥式整流电路，再经过L1、L2、C1组成的滤波电路，变为约30V的

直流电，整流滤波电路如图2。在实际电路中，L1、L2绕制在一个磁芯上，构成

共模电感，抑制共模干扰。市电中混合了各种高频成分，他们会产生大量电磁干扰

（EMI），影响设备的正常工作。共模电感既可以抑制外部的EMI信号传入，又

可以衰减线路自身工作时产生的EMI信号，能有效地降低EMI干扰强度[2]。

图2整流滤波电路Fig.2Rectifierfiltercircuit

2.2boost型开关电源电路设计

为了实现30～100V的电压输出，需要对经过变压器降压和整流滤波后的30V

直流电进行升压，因此主回路的拓扑为boost型升压电路，boost型升压电路是

一种常见的开关直流升压电路，它通过开关管导通和关断来控制电感储存和释放能

量，从而使输出电压比输入电压高[3]。如图3所示，1端口连接经过变压和整流

滤波后约为30V的直流电，2端口连接PWM控制电路的输出。其工作原理为

当开关导通时，电感L1两端的电压为UON=UIN，L1上的电流如式（1）所示：

在t=TON时达到最大值。当开关关闭时，电感L1两端电压为UOFF=UO-UIN，

L1上电流如式（2）所示：

当t=TOFF时达到最小值。在稳定状态下，UONTON=UOFFTOFF